一种粒子图像的数据压缩电路和数据压缩方法技术

本发明专利技术公开了一种粒子图像的数据压缩电路，包括：读出通道，用于读取到像素阵列中任一组击中粒子的地址数据后发送，压缩读出电路，与读出通道连接，用于接收读出通道发送的粒子地址数据，对粒子地址数据进行数据压缩，产生首地址和压缩编码，下级数据处理模块，与压缩读出电路连接，用于读取压缩读出电路产生的本组击中粒子首地址和压缩编码。该方法解决了二维粒子图像团簇的数据压缩问题。维粒子图像团簇的数据压缩问题。维粒子图像团簇的数据压缩问题。

【技术实现步骤摘要】
一种粒子图像的数据压缩电路和数据压缩方法


[0001]本专利技术涉及辐射探测
，更具体的涉及一种粒子图像的数据压缩电路和数据压缩方法。

技术介绍

[0002]在辐射探测领域，我们通过检测辐射粒子的位置、时间、能量等信息来进行物理量或者物理现象的分析。探测器接收辐射信号产生电荷，与之相配的读出电路或者芯片将电荷产生的位置、时间、能量等信息读出。像素型传感器能够直接进行二维的位置分辨，而且像素区域小，探测器电容和漏电流也相对较小，从而可以实现很好的空间分辨率和较高的信噪比，广泛应用于高能物理实验的顶点探测器、X射线成像、医学成像、材料分析等方面。在这些应用中，因不能对粒子进行聚焦而需要传感器能够覆盖较大的面积。而像素探测器根据应用不同像素尺寸从几十微米到几百微米不等，单颗读出电路芯片需要读出的像素规模常达几十万至几百万。要将这么大规模的数据读出就需要芯片具有极高的接口速度。高速的数据接口设计复杂，难度高，且整个探测系统会包含多个探测器模块，这会给整个探测系统造成巨大的负担，导致探测系统难以实现。数据压缩是一种常用的减少数据量的方法。一般来说，粒子成像本身具有稀疏性和团簇的特点，我们可以根据这些特点对数据进行压缩。文献“Himmi A,Doziere G,Torheim O,Hu Christine,Winter M,A Zero Suppression Micro
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Circuit for Binary Readout CMOS Monolithic Sensors,Proceedings of the Topical Workshop on Electronics forParticle Physics,2009”中给出了一种数据压缩方法。所述方法针对按行读出的像素阵列，仅读出粒子击中位置的地址，将一行中连续击中的像素压缩为一个数据包。参照附图1，粒子击中像素阵列的图像中击中位置具有团簇的特点。现有技术按行读出地址，定义一个数据结构记录所读取行的行地址以及该行具有的团簇个数，此外再定义一个数据结构记录团簇的情况。假设一个团簇在一行上对应的像素个数不超过4，参照附图2可得到四种可能的击中像素图形和对应的压缩编码。单个团簇的数据如附图3所示，包括压缩编码、该团簇首个击中像素的列地址以及预留的其他有关这个团簇的信息。
技术介绍
中仅读出地址，其他信息为空。
[0003]现有数据压缩方法的主要缺点是：仅支持按行读出压缩，而有很多芯片是按双列读出的，通用性较差；仅能进行一维的图像数据压缩，而粒子图像中的团簇通常是二维的。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种粒子图像的数据压缩电路，包括：
[0005]读出通道；
[0006]压缩读出电路，与读出通道连接
[0007]下级数据处理模块，与压缩读出电路连接。
[0008]进一步，压缩读出电路包括：
[0009]第一级寄存器，与所述读出通道连接；
[0010]第二级寄存器，与第一级寄存器连接；
[0011]减法器，与第一级寄存器和第二级寄存器相连；
[0012]控制器，与第一级寄存器、第二级寄存器和减法器相连；
[0013]下级数据处理模块，与控制器和第二级寄存器相连。
[0014]进一步，控制器根据读出通道发送的数据准备好信号，向读出通道发送粒子地址读出使能和第一级寄存器的使能，根据差值向第二级寄存器发送使能、向减法器发送使能、向下级数据处理模块发送数据有效信号以及压缩编码。
[0015]优选地，控制器根据读出通道发送的数据准备好信号，向读出通道发送粒子地址读出使能和第一级寄存器的使能，根据差值向第二级寄存器的发送使能、向减法器发送使能、向下级数据处理模块发送数据有效信号以及压缩编码。
[0016]本专利技术还提供一种基于粒子图像的数据压缩电路的数据压缩方法，包括：
[0017]定义数据压缩的地址临近范围N；
[0018]接收第一个粒子击中地址编码数据作为首地址编码数据并存储；
[0019]持续接收新的粒子击中地址编码数据，作为新的地址编码数据；
[0020]计算首地址编码数据和新的地址编码数据的差值，得到距离值；
[0021]判断距离值在1至N之间；
[0022]输出新的压缩编码。
[0023]优选地，判断距离值大于N，输出首地址和当前压缩编码
[0024]优选地，压缩编码的产生，包括：
[0025]设定压缩编码为N
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1位，最高位为N
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1位，最低位为0为，初始值全为0；
[0026]判断距离值m小于N，将压缩编码的第N
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m位改为1，其余位不变；
[0027]判断距离值m大于等于N，压缩结束，压缩编码码恢复初始值全0。
[0028]本专利技术实施例提供一种粒子图像的数据压缩电路和数据压缩方法，与现有技术相比，其有益效果如下：
[0029]1、按照通道中像素地址的输出顺序进行数据压缩，不受行列读出方式的限制；
[0030]2、仅通过两级寄存器实现数据压缩，实现简单可靠；
[0031]3、无需额外的存储器进行缓冲后再进行数据分析和压缩，实现信息的实时处理，节约资源。
附图说明
[0032]图1是粒子击中像素产生图像的示意图；
[0033]图2是
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中数据压缩的编码方式；
[0034]图3是
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中数据压缩的数据格式；
[0035]图4是本专利技术用于
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中按行并行读出时的数据压缩编码方式；
[0036]图5是本专利技术用于双列S型地址编码输出时的数据压缩编码方式；
[0037]图6是本专利技术的电路实现框图；
[0038]图7是本专利技术数据压缩的时序图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]参见图1～7，本专利技术实施例提供一种粒子图像的数据压缩电路和数据压缩方法，包括：
[0041]本专利技术所公开的粒子图像数据压缩方法可用于像素传感器阵列的数据读出过程中。在辐射探测领域，像素传感器阵列规模大，击中像素稀疏，通常可以仅记录被粒子击中的像素地址。将一个像素阵列划分为多个读出通道，对各个通道的数据读出并压缩。在一个读出通道中，对击中像素的地址进行编码并按照一定顺序输出击中像素的地址，未击中像素地址不输出。本专利技术对输出的连续或临近的地址进行压缩，压缩后的数据由本组击中像素的首地址和压缩编码组成。数据压缩的主要过程如下：(1)定义数据压缩的地址临近范围为N；(2)接收数据作为首地址并存储；(3)继续接收新的地址，将新地址和首地址进行比较，判断新地址和首地址的距离；(4)如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粒子图像的数据压缩电路，其特征在于，包括：读出通道，用于读取到粒子图像像素阵列中任一组击中粒子的地址数据；压缩读出电路，与读出通道连接，用于接收读出通道发送的粒子地址数据，对粒子地址数据进行数据压缩，产生首地址和压缩编码；下级数据处理模块，与压缩读出电路连接，用于读取压缩读出电路产生的本组击中粒子首地址和压缩编码。2.如权利要求1所述的一种粒子图像的数据压缩电路，其特征在于，所述压缩读出电路包括：第一级寄存器，与所述读出通道连接；第二级寄存器，与第一级寄存器连接；减法器，与第一级寄存器和第二级寄存器相连；控制器，与第一级寄存器、第二级寄存器和减法器相连；下级数据处理模块，与控制器和第二级寄存器相连。3.如权利要求2所述的一种粒子图像的数据压缩电路，其特征在于，所述控制器根据读出通道发送的数据准备好信号，向读出通道发送粒子地址读出使能和第一级寄存器的使能，根据差值向第二级寄存器发送使能、向减法器发送使能、向下级数据处理模块发送数据有效信号以及压缩编码。4.一种如权利要求1～3任一项所述的一种基于粒子图像的数据压缩电路的数据压缩方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓敏，张浩楠，王佳，郑然，薛菲菲，蔡耀，胡永才，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：